剎車盤
關注創(chuàng)建者：老貝 創(chuàng)建時間：2017-02-07
剎車盤的視頻教程
基于ABAQUS的剎車盤熱應力（熱—機耦合）分析
基于ABAQUS的剎車盤熱應力（熱—機耦合）分析 第一章 剎車盤與剎車片幾何模型建立及裝配 ? ? ? ? ?本章主要講解剎車盤與剎車片幾何模型建立及二者之間的裝配。 第二章 剎車盤與剎車片的多種網(wǎng)格劃分方法 ? ? ? ?本章主要講解兩種劃分剎車盤與剎車片的網(wǎng)格方法。
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剎車盤的實例教程
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、與剎車盤熱結構耦合相關的工程師
你會得到什么：
1、掌握剎車盤三維模型的繪制
2、掌握剎車盤熱結構耦合分析相關的材料參數(shù)設置
3、理解剎車盤熱結構耦合的分析步的建立
4、學習剎車盤熱結構耦合的相互關系的設置
5、了解剎車盤熱結構耦合網(wǎng)格的劃分
6、學習剎車盤熱結構耦合的載荷施加
7、學習結果后處理的查看與對比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018.
案例介紹了使用ABAQUS進行剎車盤熱結構耦合的分析。
本案例操提供了分析相關的分析文件。
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展開 3.2接觸條件設置
圖5 接觸設置
利用運動副中的回轉條件來約束剎車盤轉動，這里需要注意的是：參考坐標系的Z軸必須為旋轉軸，以便后續(xù)的轉動副荷載的施加（轉動副荷載施加的默認方向為繞Z軸的旋轉），剎車盤與摩擦片為摩擦接觸，摩擦系數(shù)設置為0.35。
3.3 約束與加載設置
目前，大多數(shù)的網(wǎng)上教程主要有先壓后轉和先轉后壓，由于沒有考慮汽車慣性力矩的影響，無法很好的還原真實的制動過程，本文通過剎車盤轉速的變化來仿真制動過程，因此可以建立3個分析步，分析步1：剎車盤從靜止旋轉到指定轉速；分析步2：對摩擦片加壓，同時剎車盤轉速下降；分析步3：摩擦片加壓完畢后，剎車盤轉速持續(xù)下降的過程。本文模擬汽車從120km/h制動到60km/h，車輪尺寸為R17，計算可得120km/h時，輪胎轉速為480rpm，60km/h時為240rpm。假設，摩擦片施壓時間為0.2s，整個制動時間為0.6s。由于不考慮剎車盤從靜止旋轉到480rpm的過程，同時保證模型的收斂，假設剎車盤從靜止旋轉到480rpm所用時間為0.4s，因此整個分析過程為1s。該過程可采用旋轉副荷載中的旋轉速度進行設置。
圖6 剎車盤轉速變化設置
圖7 摩擦片約束（x方向為施壓方向）
摩擦片在整過程中只有一個方向的運動自由度，因此可以利用遠程位移對摩擦片進行約束，如圖7所示。由于分析步1中，在摩擦片x方向并未施加任何力與位移條件，處于“懸空”狀態(tài)，為保證收斂，在分析設置中打開“弱彈簧”選項。兩個摩擦片壓力歷程曲線如圖8所示.
展開 剎車系統(tǒng)由操控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和助力系統(tǒng)組成?！?1. 操控系統(tǒng)：踏板，手剎等。
2. 液壓系統(tǒng)：由液壓油、剎車泵、液壓油管組成。
3. 助力系統(tǒng)：真空助力泵
4. 電子控制系統(tǒng) ：由ABS泵、ABS傳感器、ABS電腦組成。
5. 執(zhí)行系統(tǒng) ：由剎車鉗、剎車片、剎車盤組成。
常見的剎車裝置有“鼓式剎車”和“盤式剎車”二種型
鼓式剎車
盤式剎車
剎車目前有盤剎和鼓剎還有氣剎，老一些的車很多都是前盤后鼓的?，F(xiàn)在的車很多前后都是盤剎的。因為盤剎較鼓剎的散熱好，在高速制動狀態(tài)下，不容易產(chǎn)生熱衰退，所以其高速制動效果好。但在低速冷閘時，制動效果不如鼓剎。價格比鼓剎貴。所以現(xiàn)在很多中高級轎車采用全盤剎，而普通轎車采用前盤后鼓，而相對低速，且需要制動力大的卡車、巴士，仍采用鼓剎。
剎車盤是鑄造產(chǎn)品，由于受氣候因素影響，北方太冷、南方太熱，所以剎車盤的生產(chǎn)基地大多數(shù)分布在我國山東、河北、山西這一緯度地區(qū)，尤以山東萊州、龍口剎車盤行業(yè)起步最早，廠家眾多。
盤式剎車盤(碟)分為實心盤（單片盤）和風道盤（雙片盤）。實心盤式我們比較容易理解，說白了，就是實心的。風道盤（Vented Disc），顧名思義具有透風功效。從外表看，它在圓周上有許多通向圓心的洞空，稱為風道。汽車在行使中通過風道處空氣對流，達到散熱的目的的，比實心式散熱效果要好許多。大部分轎車都是前驅(qū)，前盤使用頻率計磨損較大，故采用前風道盤，后實心盤（單片盤）。當然也有前后都是風道盤的，但制造成本并不會差的離譜。
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展開 </p><p><br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201908/c9ea916338d84741bfb1b47f1700b680.png"></p><p> 碟式、通風盤式、摩擦片式都可歸于盤式剎車。盤式剎車的作用方式與普通自行車的制動方式相似—卡鉗上的<a href="https://baike.baidu.com/item/%E5%88%B9%E8%BD%A6%E7%89%87" rel="noopener noreferrer" target="_blank"><strong>剎車片</strong></a>與車輪鏈接的<a href="https://baike.baidu.com/item/%E5%88%B9%E8%BD%A6%E7%9B%98" rel="noopener noreferrer" target="_blank">剎車盤</a>在剎車時相互作用，直到車輪停止轉動。通風盤則是在剎車盤上打孔，利用行駛帶來的自然風幫助散熱。盤式剎車可以方便地與<a href="https://baike.baidu.com/item/ABS%E7%B3%BB%E7%BB%9F" rel="noopener noreferrer" target="_blank">ABS系統(tǒng)</a>配合，更多地在中高檔轎車上使用。除了在汽車上面應用外，盤式剎車還在軌道交通行業(yè)有著廣泛的應用，如高速動車組的制動系統(tǒng)。
展開 南極熊導讀：歐盟推出一個新的汽車行業(yè)標準，2026年，所有的汽車剎車盤都需要做一個表面處理——一項新的金屬涂層，減少制動粉塵，增加使用壽命、提升安全性。南極熊駐歐洲志愿者在Formnext2021展會上看到，已經(jīng)有一家德國公司推出了專門針對這個金屬涂層的高速激光沉積金屬3D打印系統(tǒng)，在剎車盤市場應用空間非常大。激光送粉金屬3D打印廠商要注意把握這個機會。
△使用極高速激光金屬沉積3D打印工藝涂覆剎車盤
有調(diào)查表明，制動系統(tǒng)市場預計將從2021年的209億美元增長到2026年的265億美元，復合年增長率為4.9%。盤式制動器細分市場預計將成為制動類型最大的市場。然而，為了保障良好的制動力、散熱性和磨損問題，剎車盤的表面處理將會是未來的關鍵。3D打印技術或成為解決這一問題的途徑，撬動未來的制動系統(tǒng)市場。
常規(guī)的剎車盤通常采用灰鑄鐵（HT250）來制造，這種材料成本低、加工性能好。然而，缺點是活性高，與空氣接觸極易發(fā)生氧化，生成鐵銹。如果制動盤在使用過程中遇水還會發(fā)生電化學反應，短時間就會產(chǎn)生銹斑。因此，表面處理工藝成了剎車盤性能的關鍵。
最常見的方法是在剎車盤的表面進行涂層處理。多年來，研究人員嘗試了各種沉積技術進行涂層轉化。但大部分過程相對復雜，并且在成本上也相對昂貴。隨著人們對健康和環(huán)境問題的關注度上升，對于剎車盤表面處理以及報廢標準也越來越嚴格，這促使制動系統(tǒng)市場向更加方便、快捷、經(jīng)濟的表面處理方式傾斜。南極熊發(fā)現(xiàn)，有這樣一家3D打印公司似乎抓住了這一機遇。
CHIRON Group和AM Coating
德國CHIRON Group是世界領先的加工中心和解決方案供應商之一，在全球范圍內(nèi)設有生產(chǎn)和開發(fā)基地、銷售和服務子公司和代理機構。
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剎車盤的相關專題、標簽、搜索
剎車盤的最新內(nèi)容
圖7 BNA項目信息界面
錄入內(nèi)容包括：項目名稱、測試日期、填報人；駕駛員姓名、操作資質(zhì)；車輛樣車編號、整車制造商、車型、底盤號、發(fā)動機型號、變速箱型號、驅(qū)動形式、輪胎型號、載荷（空載/滿載）、輪胎氣壓、制動器總成參數(shù)（制動鉗、剎車片、剎車盤、真空助力器、總泵等）、車況與備件狀態(tài)（車身外觀、鑰匙、備胎、隨車工具等）。
2.
o 雙向耦合：熱?結構（變形改變接觸熱阻 / 對流面積），適合大變形、接觸界面熱阻敏感的問題（如剎車盤熱 - 應力耦合）。
三、模塊選擇建議
1. 優(yōu)先選穩(wěn)態(tài)熱分析做快速方案篩選，再用瞬態(tài)熱分析驗證動態(tài)響應，最后用Fluent優(yōu)化流體對流細節(jié)。
2.
、剎車盤等；
修理及維護：維修站設備及工具、車身修補設備、噴漆與防腐保護、車身維護及修理、拖車服務、事故援助、流動維修站、廢物處理與循環(huán)利用、維修站及分銷點設備與管理；
檢測、維修與診斷：診斷檢測設備、汽車診斷儀器、維修工具新能源汽車維修設備、能量回收系統(tǒng)、電壓安全配件等；
[圖片]
3.2 材料設置
此處對材料進行設置，采用air作為流體計算材料，具體設置如下圖所示：
采用鑄鐵作為固體計算材料，具體設置如下圖所示 ：
3.3 模型設置
此處選擇模型進行相關計算，需要打開能力方程，具體設置如下圖所示：
3.4 UDF設置
此處對剎車盤運動的udf進行編寫，lc為旋轉域所需udf，heatersource為剎車盤的熱通量
、接觸參數(shù)設置（剎車片與剎車盤的摩擦系數(shù)、接觸剛度）、聲域定義（空氣域的聲學網(wǎng)格劃分），到復模態(tài)分析設置（提取共振頻率）、瞬態(tài)動力學分析（模擬制動過程的振動傳遞）、聲固耦合分析（振動向空氣的噪聲輻射計算），演示如何處理固體振動的非線性與聲流體耦合的強交互，幫你掌握多物理場強非線性問題的分析思路。
剎車系統(tǒng)熱流耦合問題
1) 實際痛點：剎車時剎車片與剎車盤摩擦生熱，熱量無法及時傳遞，易導致局部過熱（超過 300℃），引發(fā)制動尖叫、剎車效率下降；
2) 課程解決方案：用 “本地耦合（ABAQUS/CFD）技術”，定義摩擦熱源（通過 “Surface Heat Flux” 設置摩擦熱生成率），設置剎車盤與空氣的對流換熱系數(shù)，模擬熱量傳遞路徑，定位過熱區(qū)域；同時結合 “瞬態(tài) TDA 方法”，
企業(yè)工程師常見痛點
1) 痛點 1：公司項目涉及流固耦合（如 “汽車剎車熱耦合”“管道流體沖擊”），但自己沒相關經(jīng)驗，怕做砸了影響晉升；
2) 痛點 2：仿真結果與實驗對不上，比如 “剎車盤最高溫度算出來 350℃，實驗只有 280℃”，客戶不認可；
3) 痛點 3：時間緊，項目有交付周期，沒時間慢慢試錯，需要快速出可靠結果。
2.
3.2 材料設置
此處對材料進行設置，采用air作為流體計算材料，具體設置如下圖所示：
采用鑄鐵作為固體計算材料，具體設置如下圖所示 ：
3.3 模型設置
此處選擇模型進行相關計算，具體設置如下圖所示：
3.4 UDF設置
此處對剎車盤運動的udf進行編寫，lc為旋轉域所需udf，lc1為平移域所需udf，heatersource為剎車盤的熱通量，具體設置如下圖所示
3.2 材料設置
此處對材料進行設置，采用air作為流體計算材料，具體設置如下圖所示：
3.3 模型設置
此處選擇模型進行相關計算，具體設置如下圖所示：
3.4 UDF設置
此處對剎車盤運動的udf進行編寫，lc為旋轉域所需udf，lc1為平移域所需udf，具體設置如下圖所示：
C
#include
